一种双层同轴腔交叉耦合的腔体滤波器

摘要

本发明是一种双层同轴腔交叉耦合的腔体滤波器。包括有腔体壳10、腔体壳10所设的中空腔体分为上下两层，上下两层之间设有耦合壁6，每层中又分为左中右三个单腔，围成左中右双层同轴腔，其中上层包括有上层第一同轴腔21、上层第二同轴腔22、上层第三同轴腔23，下层包括有下层第一同轴腔31、下层第二同轴腔32、下层第三同轴腔33，其中上层第一个同轴腔21设有输入同轴线端口1，下层第三同轴腔33设有输出同轴线端口2。本发明宽频带、小体积，带外抑制好，而且功率容量较高。其主要性能指标将可以达到：1dB通带1805MHz～1880MHz，低频端带外抑制≥50dB，高频端带外抑制≥44dB，基本可以满足现有移动通信基站发射滤波器的要求。

说明书

技术领域

本发明是一种双层同轴腔交叉耦合的腔体滤波器，特别是一种双层同轴腔交叉耦合实现宽带传输和高带外抑制的腔体滤波器，属于双层同轴腔交叉耦合的腔体滤波器的改造技术。

背景技术

金属腔体滤波器由于其电磁屏蔽性好、结构紧凑、通带内插损低、体积小和功率容量高等优点，长期以来一直是移动通信基站发射滤波器的首选品种。采用单层同轴腔交叉耦合的金属腔体滤波器具有较好的带外抑制特性和易于调谐等优点，但体积大，结构不紧凑制约了其在一些通信系统中的应用，而且一般需要7-8个同轴腔才能实现较大的1dB带宽和较好的带外抑制。以耦合双间隙谐振腔为基本单元的腔体滤波器具有较好的1dB带宽潜力，但是由于双间隙腔之间实现交叉耦合存在一些技术障碍，所以其带外抑制很难达到实际通信系统的要求。我们经过深入研究之后，设计了一种双层同轴腔交叉耦合的腔体滤波器，兼有了耦合双间隙腔滤波器的宽频带和交叉耦合的高带外抑制的优点，所以能够采用较少的同轴腔单元实现较大的1dB带宽和50dB以上的带外抑制，使满足现代移动通信系统要求的基站发射滤波器体积明显缩小，结构更加紧凑而且形状多样化。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种宽频带、小体积，带外抑制好，而且功率容量较高的双层同轴腔交叉耦合的腔体滤波器。 本发明是一种金属腔体滤波器，可作为移动通信基站的发射滤波器，也可用于雷达和其它大功率微波系统。

本发明的技术方案是：本发明的双层同轴腔交叉耦合的腔体滤波器，包括有腔体壳、腔体壳所设的中空腔体分为上下两层，上下两层之间设有耦合壁，每层中又分为左中右三个单腔，围成左中右双层同轴腔，其中上层包括有上层第一同轴腔、上层第二同轴腔、上层第三同轴腔，下层包括有下层第一同轴腔、下层第二同轴腔、下层第三同轴腔，其中上层第一个同轴腔设有输入同轴线端口，下层第三同轴腔设有输出同轴线端口，上层第一同轴腔与上层第二同轴腔之间通过第一挡板分隔，下层第二同轴腔、下层第三同轴腔之间通过第二挡板分隔，上层第一同轴腔底部的耦合壁上设有若干开口，其中右侧的开口上设有伸到下层第二同轴腔的斜板，上层第一同轴腔与下层第一同轴腔之间通过耦合壁上设有的开口实现耦合，下层第一同轴腔与下层第二同轴腔之间通过斜板下方的开口实现耦合，上层第一同轴腔与下层第二同轴腔通过斜板在该两腔之间形成的斜缝实现耦合，上层第一同轴腔、下层第一同轴腔和下层第二同轴腔之间形成交叉耦合，上层第二同轴腔与上层第三同轴腔之间开一个水平缝和一个垂直窗，上层第三同轴腔之内靠垂直窗处设有一个“十”字形分隔架，上层第二同轴腔与上层第三同轴腔之间通过水平缝和垂直窗实现耦合，上层第三同轴腔与下层第三同轴腔之间通过耦合壁上设有的若干开口实现耦合，上层第二同轴腔与下层第三同轴腔之间通过水平缝和垂直窗实现耦合，上层第二同轴腔、上层第三同轴腔和下层第三同轴腔之间形成交叉耦合。

本发明腔体滤波器由于采用双层同轴腔交叉耦合实现高带外抑制的结构，双层同轴腔体滤波器由6个上下同轴的单腔构成。本发明克服了现有的单层同轴腔体积大，结构不紧凑问题，兼有了耦合双间隙腔滤波器的宽频带和单层同轴腔体交叉耦合的高带外抑制的优点。用较少的腔体实现较大的1dB带宽和高带外抑制，提供一种大功率、频带宽、体积小、重量轻而带外抑制高的金属腔体滤波器；使满足现代移动通信系统要求的基站发射滤波器体积明显缩小，结构更加紧凑而且形状多样化。与现有的技术相比，本发明具有如下优点：

1、与以前的耦合双间隙腔体相比，在增加两个单腔的情况下，通过双层同轴腔体之间的交叉耦合，使带外抑制增大至50dB，而1dB带宽却未减少，基本可以满足行移动通信基站发射滤波器的要求。

2、与1dB带宽和带外抑制性能相近的单层同轴腔滤波器相比，双层同轴腔滤波器中采用了较少的同轴腔单元，其体积明显缩小，结构更加紧凑而且形状多样化，而且传输功率容量也大幅提高。

3、在双层同轴腔之间进行交叉耦合以实现高带外抑制的做法是国内外首次使用的创新性方法，这将为以后多层结构的同轴腔滤波器的发展提供了理论和技术支持。

本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的双层同轴腔交叉耦合的腔体滤波器。其主要性能指标将可以达到：1dB通带1805MHz～1880MHz，低频端带外抑制≥50dB，高频端带外抑制≥44dB，基本可以满足现有移动通信基站发射滤波器的要求。

附图说明

图1是本发明的双层同轴腔体交叉耦合滤波器的主体结构示意图。

图2是本发明的双层同轴腔体交叉耦合滤波器的侧视剖面图。

图3是本发明的双层同轴腔体交叉耦合滤波器的俯视图。

图4是本发明的双层同轴腔体交叉耦合滤波器的滤波特性电磁仿真曲线频率与带外抑制的示意图。

图5是本发明的双层同轴腔体滤波器的滤波特性电磁仿真曲线的幅值示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1、2、3所示，本发明的双层同轴腔交叉耦合的腔体滤波器，包括有腔体壳10、腔体壳10所设的中空腔体分为上下两层，上下两层之间设有耦合壁6，每层中又分为左中右三个单腔，围成左中右双层同轴腔，其中上层包括有上层第一同轴腔21、上层第二同轴腔22、上层第三同轴腔23，下层包括有下层第一同轴腔31、下层第二同轴腔32、下层第三同轴腔33，其中上层第一个同轴腔21设有输入同轴线端口1，下层第三同轴腔33设有输出同轴线端口2，其中上层第一同轴腔21与上层第二同轴腔22之间通过第一挡板4分隔，下层第二同轴腔32、下层第三同轴腔33之间通过第二挡板7分隔，上层第一同轴腔21底部的耦合壁6上设有若干开口，其中右侧的开口上设有伸到下层第二同轴腔32的斜板11，上层第一同轴腔21与下层第一同轴腔31之间通过耦合壁6上设有的开口实现耦合，下层第一同轴腔31与下层第二同轴腔32之间通过斜板11下方的开口实现耦合，上层第一同轴腔21与下层第二同轴腔32通过斜板11在该两腔之间形成的斜缝实现耦合，上层第一同轴腔21、下层第一同轴腔31和下层第二同轴腔32之间形成交叉耦合，上层第二同轴腔22与上层第三同轴腔23之间开一个水平缝51和一个垂直窗52，上层第三同轴腔23内靠垂直窗52处设有一个“十”字形分隔架5，上层第二同轴腔22与上层第三同轴腔23之间通过水平缝51和垂直窗52实现耦合，上层第三同轴腔23与下层第三同轴腔33之间通过耦合壁6上设有的若干开口实现耦合，上层第二同轴腔22与下层第三同轴腔33之间通过水平缝51和垂直窗52实现耦合，上层第二同轴腔22、上层第三同轴腔23和下层第三同轴腔33之间形成交叉耦合。用于输入/输出的两个同轴线端口1分别设置在了上层第一个同轴腔和下层第三个同轴腔，达到充分利用六个单腔的基模谐振频率的目的。本实施例中，上层第二同轴腔22与上层第三同轴腔23之间通过 “十”字形分隔架5实现交叉耦合,这种交叉耦合方式不仅能极大的增强滤波器的带外抑制，又不会影响到双层同轴腔1dB的传输带宽。

本实施例中，上述斜板11下方的开口为矩形开口，下层第一同轴腔31与下层第二同轴腔32之间通过斜板11下方的矩形开口实现耦合。

本实施例中，上述上层第二同轴腔22的右侧开设水平缝51和垂直窗52，上层第三同轴腔23内靠垂直窗52处设有“十”字形分隔架5。

本实施例中，上述耦合壁6、第一挡板4、第二挡板7均为金属板，分隔架5为金属架。

上述耦合壁6的四周开有实现上下两个单腔之间的耦合的十个水平耦合槽8及三个垂直耦合槽9。上述十个水平耦合槽8前后对称设置或左右对称设置，三个垂直耦合槽9设置在相邻同轴腔之间的腔壁上及设置在最右侧一个同轴腔的腔壁上。

上述上下两层同轴腔内设有的圆柱导体3的排列位置错开，以便于上下两层同轴腔更好地实现交叉耦合。

上述上层第一个同轴腔21设有的输入同轴线端口1与下层第三同轴腔33设有的输出同轴线端口2是采用同轴线内导体与圆锥形导体连接的结构，输入同轴线端口1与上层第一个同轴腔21内的电容耦合，输出同轴线端口2与下层第三同轴腔33内的电容耦合。

上述腔体壳10的上表面及下表面上设有方便实物调谐的开孔。本实施例中，上述腔体壳10的上表面及下表面上分别设有四个方便实物调谐的开孔。

本发明双层同轴腔交叉耦合实现宽带传输和高带外抑制的腔体滤波器，通过对腔体结构和各个耦合孔的不断优化，可以工作于应用广泛的通信系统GSM-1800的发射频段1805～1880MHz，也基本符合通信系统所要求的带外抑制。